【正文】 子 數(shù)折 流 擋 板 間 距殼 體 內(nèi) 徑管 子 排 列 形 式 對(duì) 壓 降 的 校 正 因 數(shù) ， 對(duì) 三 角 形 排 列 為按 殼 程 流 通 截 面 積 為 計(jì) 算 所 得 的 殼 程 流 速殼 程 流 體 摩 擦 因 數(shù) ， 當(dāng) 時(shí) ， 流體流經(jīng)管束的壓降 2000 ( 1 ) 2T C B up F f N N ?? ? ? 20 . 4 9 3 8 4 5= 0 . 5 0 . 4 2 9 1 2 4 5 = 1 1 8 9 4 . 42 ?? ? ? ?Pa 流體流過(guò)折流板缺口的壓降 202( 3 .5 ) 2ip B uBpN D ?? ? ?22 0 . 2 0 . 4 9 3 8 4 5= 4 4 ( 3 . 5 ) = 1 2 1 9 9 . 40 . 5 2??? ? ?Pa 總阻力 0()s ip sp p p F? ? ? ? ? = + =?（ ） 30 KPa 殼程流動(dòng)阻力也比較適宜。 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 18 3 設(shè) 計(jì)結(jié)果匯總表 換熱器型式：帶膨脹節(jié)的固定管板式 換熱面積（ m2）： 工藝參數(shù)： 名稱 殼程 管程 物料名稱 花生油 循環(huán)水 操作溫度， ℃ 100/45 15/35 流量， kg/h 32828 流體密度， kg/m 845 流速， m/s 傳熱量， kW 總傳熱系數(shù)， W/m2℃ 對(duì)流傳熱系數(shù)， W/m2℃ 污垢系數(shù)， m2℃ /W 阻力降， Pa 程數(shù) 1 2 推薦使用材料 不銹鋼 不銹鋼 管子規(guī)格，mm ∮ 25 管數(shù) 90 管長(zhǎng)， mm 9000 管間距， mm 32 排列方式 正三角形 折流板型式 弓形上下 間距， mm 200 切口高度25% 殼體內(nèi)徑，mm 500 保溫層厚度， mm 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 19 討論 該換熱器是專為冷卻花生油設(shè)計(jì)的，嚴(yán)格按照國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。 這是我第一次做該類設(shè)計(jì)，雖然努力依照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)但許多地方仍不太明確，且沒(méi)有任何實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，漏洞在所難免。 此次課設(shè)，我選用 的 ? 25，管內(nèi)流速取 u=。 通過(guò)年產(chǎn) 26 萬(wàn)噸的花生油計(jì)算出了以下數(shù)據(jù)：花生油質(zhì)量流量 32828Kg/h，然后求得殼程與管程的定性溫度分別為 ℃ 、 25℃ ，由此查得殼程（花生油）、管程（冷卻水）的物性數(shù)據(jù)。然后根據(jù)熱量衡算公式 ? ?1 2 1 2()h p h h h c p c c cQ W c T T W c T T? ? ? ?求得熱流量為 ，由于換熱器存在熱損失，以總傳熱量的 5%計(jì)，求得冷卻水的質(zhì)量流量為 ,然后初算平均傳熱溫差 39。mt? =℃ 。計(jì)算雷諾數(shù) Re=22088,從而求得管程的對(duì)流傳熱系數(shù) i? 值為 ? ?2/w m C?? 。假定殼程的對(duì)流傳熱系數(shù)為 o? 值為 700 ? ?2/w m C?? ，由已知條件可知，管程和殼程的污垢熱阻分別為 2 /m K w? 、 2 /m K w? ，求得總傳熱系數(shù) K 值為 ? ?2/w m C?? ，然后可以初算出傳熱面積 S’為 ㎡，由于存在 15%的面積裕度，所以求得的實(shí)際傳熱面積為 ㎡。 進(jìn)行工藝尺寸的計(jì)算：再次確定選用的材料管徑為 ? 25mm 的不銹鋼鋼管及管內(nèi)流速為 m/s，依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)約為 45 根，按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 ,選取 9 米的傳熱管，則換熱器管程數(shù)為 2，傳熱管總根數(shù)為 90 根。后進(jìn)行溫差校正，求得 R 值為 ， P 值為 ，查圖可得溫差校正系數(shù)值為 ，則校正后的平均傳熱溫差為 ℃ 。由于傳熱管數(shù)較多，所以采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列，管心距為 32 mm。由總傳熱管數(shù)可求得橫過(guò)管束中心線的管數(shù) 值為 12 根。殼體內(nèi) D 值圓整可取 500mm。本傳熱器采用弓形折流板，取折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的 25%，則切去的圓缺高度 h 約為 150 mm,取折流板間距 B= 得 200 mm，從而可求得折流板數(shù) BN 值為 44 塊。然后由公式求得殼程和管程流體進(jìn)出口接管內(nèi)徑 d 分別為 、 m,取標(biāo)準(zhǔn)管徑為 140 mm、 120 mm。 換熱器核算結(jié)果：殼程流通截面積 ，殼程對(duì)流傳熱系數(shù) / ( )W m C??， 管程流通截面積 2m ，管程對(duì)流傳熱系數(shù) / ( )W m C??，換熱器總傳熱系數(shù)為吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 20 2720 .5 / ( )W m C??。 理論傳熱面積 S 為 ㎡，實(shí)際傳熱面積pS值為 ㎡，由此求得實(shí)際面積裕度為%，在允許范圍之內(nèi)。 核算換熱器內(nèi)壓降：由公式求得管程壓降 iP?? 為 ，小于 30kPa,所以管程壓力降在允許范圍之內(nèi)；殼 程壓力降 oP?? 值為 Pa，小于 30 kPa,，所以殼程壓力降在允許范圍之內(nèi)。 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 21 結(jié)束語(yǔ) 第一次做課程設(shè)計(jì)給自己留下了深刻的印象，經(jīng)過(guò)一周的努力，我學(xué)到了許多課本上沒(méi)有的知識(shí)，對(duì)換熱器有了更多的認(rèn)識(shí)，過(guò)程中遇到了很多困難，整個(gè)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了多次修改，雖然可能會(huì)有很多不足的地方，但畢竟是自己耐心一步步走下來(lái)的，收獲頗多。 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我感覺(jué)自己的專業(yè)知識(shí)還是比較匱乏，認(rèn)識(shí)問(wèn)題，分析問(wèn)題的能力較差，不能 全面思考，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。從最初接到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的一頭霧水到現(xiàn)如今已基本掌握思路，我覺(jué)得這是一個(gè)自我成長(zhǎng)的過(guò)程。 這次做設(shè)計(jì)的經(jīng)歷也使我終身受益，我感受到做設(shè)計(jì)是要真正用心去做每一件事情，是真正的自我學(xué)習(xí)和研究過(guò)程。無(wú)論做什么事情都要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S，清晰的思路。只有自己經(jīng)歷了，才會(huì)明白其中的艱辛。 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) （ 1）王國(guó)勝《化工原理課程設(shè)計(jì)》，大連理工大學(xué)出版社； （ 2）任曉光《化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，化學(xué)工業(yè)出版社； （ 3）李云飛，葛克山 .《食品工程原理》，中國(guó)農(nóng)業(yè) 大學(xué)出版社； （ 4）楊祖榮，劉麗英，劉偉《化工原理》，化學(xué)工業(yè)出版社； （ 5）譚天恩，周明華等《化工原理》，化學(xué)工業(yè)出版社。 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 23 附錄（主要符號(hào)說(shuō)明） 符號(hào) 含義 單位 Q 熱負(fù)荷 W K 總傳熱系數(shù) 2/( )W m k? S 與 K 值對(duì)應(yīng)的傳熱面積 2m mt? 平均溫度差 C W 流體的質(zhì)量流量 //kg h kg s或 39。mt? 按逆流計(jì)算的平均溫度差 C t?? 溫差校正系數(shù) ( , )t f P R?? ? 無(wú)量綱 P P 2112ttTt???? 冷 流 體 的 溫 升兩 流 體 的 最 初 溫 度 差 R 1221= TTR tt? ?? 熱 流 體 的 溫 降冷 流 體 的 溫 升 K 總傳熱系數(shù) 2/( )W m k? 0,i?? 傳熱管內(nèi)、外側(cè)流體的對(duì)流傳熱系數(shù) 2/( )W m k? ,si soRR 傳熱管內(nèi)、外側(cè)表面上的污垢熱阻 2 /m C W? ,i o md d d 傳熱管內(nèi)徑、外徑及平均直徑 m ? 傳熱管壁導(dǎo)熱系數(shù) /( )W m C? b 傳熱管壁厚 m 1P? 直管中因摩擦阻力引起的壓力降 aP 2P? 回彎管中因摩擦阻力引起的壓力降 aP tF （管程） 結(jié)垢校正系數(shù)，無(wú)因次， ? 25 的換熱管取 sN 串聯(lián)的殼程數(shù) pN 管程數(shù) 39。1P? 流體橫過(guò)管束的壓力降 aP 39。2P? 流體流過(guò)折流擋板缺口的壓力降 aP tF （殼程） 結(jié)垢校正系數(shù)，無(wú)因次，對(duì)液體 tF =， tF = F 管子排列方式對(duì)壓力降的校正系數(shù)：三角形排列F = of 殼程流體摩擦系數(shù) 0. 22 ( 50 0)o e ef R R?? ? ? 橫過(guò)管束中心線的管數(shù) B 折流板間距 m D 殼體直徑 m BN 折流板數(shù)目 ou 按殼程流通截面積 oS （ ()o c oS h D n d??）計(jì)算的 /ms 吉林化工學(xué)院食品工程原理課程設(shè)計(jì) 24 流速 t 管心距 mm N 排列管子數(shù)目 ? 管板利用率，正三角形排列 :2 管程 ? =